CN103513457B - 柔性液晶显示器及包含其的手提包、瓶盖和智能卡片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性液晶显示器，包括：纳米发电电源、液晶驱动器和柔性LCD屏，其中，所述纳米发电电源，与所述液晶驱动器相连，用于将机械能转化为电能实现对所述液晶驱动器的供电；所述液晶驱动器，与所述柔性LCD屏相连，用于通过所述纳米发电电源提供的电能驱动所述柔性LCD屏，其中，所述液晶驱动器采用柔性电路板制作；所述柔性LCD屏，用于根据所述液晶驱动器的驱动进行显示。本发明实施例中，通过纳米发电电源对液晶显示器进行供电，无需外接电源或电池设备就能实现自给供电，而且，由于采用纳米发电电源，且将液晶驱动器的电路板制作为柔性电路板，使得液晶显示器可以制作为全柔性的。该柔性液晶显示器可应用于手提包、瓶盖和智能卡片等。

Description

柔性液晶显示器及包含其的手提包、瓶盖和智能卡片

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，特别涉及一种柔性液晶显示器及包含其的手提包、瓶盖和智能卡片。

背景技术

随着技术的发展，液晶显示器被广泛地应用于小型信息终端乃至投射型大型投影设备等诸多领域。但是，现有的液晶显示器一般都是通过传统的电源进行供电的，例如，通过外接电源或电池设备提供电能。但是，这样的供电方式为用户带来了诸多不便：当采用外接电源时，需要电源线与液晶显示器相连，电源线的使用不仅占用了空间，而且限制了液晶显示器移动的范围；当采用电池供电时，每当电池电量用尽就不得不更换电池，操作繁琐且容易造成液晶显示器的断电。

而且，现有的液晶显示器通常都是刚性平面的，这就限制了液晶显示器的形状，而且，这样的液晶显示器也无法弯曲，不能很好的适应环境，且抗摔能力也不够。虽然目前已经研制出了一些柔性液晶显示器，但是，由于这些柔性液晶显示器都是通过外接电源或电池设备提供电能，而电池设备本身不是柔性的，因此，导致液晶显示器也无法全部制作为柔性的。

综上所述，现有的液晶显示器必须通过外接电源或电池设备提供电能，无法实现自给供电，而且，由于电源的限制，使得现有的液晶显示器也不能制作成全柔性液晶显示器。

发明内容

本发明提供了一种柔性液晶显示器及包含其的手提包、瓶盖和智能卡片，用以解决现有技术中的液晶显示器必须通过外接电源或电池设备提供电能、无法实现自给供电、以及由于电源的限制使得现有的液晶显示器不能制作成全柔性液晶显示器的问题。

本发明提供了一种柔性液晶显示器，包括：纳米发电电源、液晶驱动器和柔性LCD屏，其中，所述纳米发电电源，与所述液晶驱动器相连，用于将机械能转化为电能以实现对所述液晶驱动器的供电；所述液晶驱动器，与所述柔性LCD屏相连，用于通过所述纳米发电电源提供的电能驱动所述柔性LCD屏，其中，所述液晶驱动器采用柔性电路板制作；所述柔性LCD屏，用于根据所述液晶驱动器的驱动进行显示。

优选地，该柔性液晶显示器还包括：薄膜开关，其中，所述纳米发电电源通过所述薄膜开关与所述液晶驱动器相连，并通过所述薄膜开关实现对所述液晶驱动器的供电的控制。

优选地，所述薄膜开关为聚酯薄膜开关。

优选地，所述纳米发电电源包括：纳米发电机，用于将机械能转化为交流电能；直流获取电路，用于将纳米发电机产生的交流电能转化为直流电能；储能元件，用于收集并存储所述直流获取电路转化后的直流电能。

优选地，所述直流获取电路包括：整流模块、与所述整流模块相连的滤波模块、以及与所述滤波模块相连的稳压模块。

优选地，所述纳米发电机为压电纳米发电机、摩擦电纳米发电机或压电和摩擦电混合纳米发电机。

优选地，所述摩擦电纳米发电机包括：第一高分子聚合物绝缘层；第一电极，位于所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第二高分子聚合物绝缘层；第二电极，位于所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；居间薄膜，其一侧表面设有微纳凹凸结构，所述居间薄膜设有微纳凹凸结构的一侧与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面接触，所述居间薄膜未设有微纳凹凸结构的一侧与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面固定；其中，所述第一电极和第二电极是所述摩擦电纳米发电机的输出电极。

优选地，所述摩擦电纳米发电机包括：第一高分子聚合物绝缘层；第一电极，位于所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第二高分子聚合物绝缘层；第二电极，位于所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；其中，所述第一电极和第二电极是所述摩擦电纳米发电机的输出电极；所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面接触，且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面以及第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面分别设置有微纳凹凸结构。

优选地，所述压电和摩擦电混合纳米发电机包括：第一高分子聚合物绝缘层；第一电极，位于所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第二高分子聚合物绝缘层；第二电极，位于所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；居间薄膜，其一侧表面设有微纳凹凸结构，所述居间薄膜设有微纳凹凸结构的一侧与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面接触，所述居间薄膜未设有微纳凹凸结构的一侧与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面固定；第一压电纳米线阵列，垂直生长在所述第一电极上；第三高分子聚合物绝缘层，覆盖在所述第一压电纳米线阵列上；第三电极，位于所述第三高分子聚合物绝缘层的表面上；第二压电纳米线阵列，垂直生长在所述第二电极上；第四高分子聚合物绝缘层，覆盖在所述第二压电纳米线阵列上；第四电极，位于所述第四高分子聚合物绝缘层的表面上；所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极是所述压电和摩擦电混合纳米发电机的输出电极。

优选地，所述第一高分子聚合物绝缘层、第一电极、第二高分子聚合物绝缘层、第二电极、居间薄膜、第三高分子聚合物绝缘层、第三电极、第四高分子聚合物绝缘层、和第四电极均为柔性材料制成的平板结构。

优选地，所述纳米发电电源、所述液晶驱动器与所述柔性LCD屏依次层叠放置。

本发明还提供了一种手提包，所述手提包包括上述任一所述的柔性液晶显示器。

本发明还提供了一种酒瓶盖，所述酒瓶盖包括上述任一所述的柔性液晶显示器。

本发明还提供了一种药瓶盖，所述药瓶盖包括上述任一所述的柔性液晶显示器。

本发明还提供了一种智能卡片，所述智能卡片包括上述任一所述的柔性液晶显示器。

本发明实施例中，通过纳米发电电源对液晶显示器进行供电，无需外接电源或电池设备就能实现自给供电，而且，由于采用纳米发电电源，且将液晶驱动器的电路板制作为柔性电路板，使得液晶显示器可以制作为全柔性的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的柔性液晶显示器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的柔性液晶显示器中的纳米发电电源的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的纳米发电电源的直流获取电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的柔性液晶显示器的摩擦电纳米发电机的一种结构的截面示意图；

图5示出了图4所示的摩擦电纳米发电机弯曲时的截面示意图；

图6示出了图4所示的摩擦电纳米发电机与外电路连接的示意图；

图7为本发明实施例提供的柔性液晶显示器的压电和摩擦电混合纳米发电机的截面示意图；

图8示出了图7所示的压电和摩擦电混合纳米发电机弯曲时的截面示意图；

图9示出了图7所示的压电和摩擦电混合纳米发电机与外电路连接的示意图；

图10为本发明实施例提供的柔性液晶显示器的摩擦电纳米发电机的另一种结构的截面示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明,但本发明并不仅仅限于此。

本发明提供了一种柔性液晶显示器，可以解决现有技术中的液晶显示器必须通过外接电源或电池设备提供电能，无法实现自给供电，而且，由于电源的限制，现有的液晶显示器也不能制作成全柔性液晶显示器的问题。

本发明提供的一种柔性液晶显示器，如图1所示，包括：纳米发电电源61、液晶驱动器62和柔性液晶显示器（LiquidCrystalDisplay，简称LCD）屏63，其中，所述纳米发电电源61，与所述液晶驱动器62相连，用于将机械能转化为电能以实现对所述液晶驱动器62的供电；所述液晶驱动器62，与所述柔性LCD屏63相连，用于通过所述纳米发电电源61提供的电能驱动所述柔性LCD屏63，其中，所述液晶驱动器62采用柔性电路板制作；所述柔性LCD屏63，用于根据所述液晶驱动器62的驱动进行显示。

在本发明中，通过纳米发电电源61对液晶显示器62进行供电，无需外接电源或电池设备就能实现自给供电，而且，由于采用纳米发电电源61，且将液晶驱动器62的电路板制作为柔性电路板，使得液晶显示器62可以制作为全柔性的。

下面结合附图详细描述根据本发明的一个优选实施例提供的柔性液晶显示器。

图2示出了根据本发明的优选实施例的柔性液晶显示器中的纳米发电电源61的方框示意图。如图2所示，该纳米发电电源61包括纳米发电机611，与纳米发电机611相连的直流获取电路612，以及与所述直流获取电路612相连的储能元件613。其中，纳米发电机611利用压电材料的压电效应将机械能转化为电能，从而实现给液晶显示器的供电，即实现自给供电而无需外接电源供电。纳米发电机611为本发明优选实施例的核心部件，在后面将会单独对其进行详细的描述。由于纳米发电机611所产生的电能通常为不稳定的交流电能。因此，为了将不稳定的交流电能转化为适合于液晶显示器的直流电能，将纳米发电机611的输出端连接到直流获取电路612的输入端。直流获取电路612的输出端连接储能元件613，所述储能元件613用于储存直流获取电路612输出的稳定的直流电能。具体地，所述储能元件613可以是多种电子器件，例如可以是储能电容或蓄电池，优选地，该储能元件613为储能电容。

图3示出了所述直流获取电路612的电路结构方框图。如图3所示，所述直流获取电路612包括：整流模块6121，用于对纳米发电机611输出的交流电能进行整流，从而将把大小和方向都随时间变化的交流电转变为方向不随时间变化，大小随时间变化的脉动直流电；滤波模块6122，用于将整流模块6121输出的脉动直流电转变为相对比较稳定的直流电；以及稳压模块6123，用于对滤波模块6122输出的比较稳定的直流电进一步进行稳压。具体地，整流模块6121、滤波模块6122和稳压模块6123的具体电路器件和参数可根据需要进行灵活地设计。

为了控制纳米发电电源61对液晶驱动器62的供电，在纳米发电电源61与液晶驱动器62之间设置一个薄膜开关10，即：薄膜开关10的一端连接纳米发电电源61，另一端连接液晶驱动器62，通过该薄膜开关10即可实现纳米发电电源61与液晶驱动器62之间的电连接或断开，从而控制纳米发电电源61何时对液晶驱动器62供电。该薄膜开关10可以采用已知的各种形式实现，例如，该薄膜开关10可以是聚酯薄膜开关，其具有良好的绝缘性、耐热性、抗折性和较高的回弹性。用户通过该薄膜开关10即可控制纳米发电电源61对液晶驱动器62供电或断电，从而控制该液晶显示器的开关。

液晶驱动器62通过薄膜开关10控制纳米发电电源61提供的电能驱动柔性LCD屏63。虽然纳米发电电源61所提供的交流电能通过内部的直流获取电路612已经转化为了直流电能，但是由于液晶屏所能适应的电源的电压和电流变动范围十分狭窄，稍许偏离就可能无法点亮或者发光效率严重降低，或者缩短使用寿命甚至烧毁芯片，因此，在本优选实施例中需要由液晶驱动器62将纳米发电电源61提供的直流电能进行进一步地处理，使该直流电能转化为柔性LCD屏63所能适应的电压和电流，从而驱动柔性LCD屏63进行工作。其中，为了使本优选实施例中的液晶显示器能够制作成全柔性的，该液晶驱动器62采用柔性电路板制作。

具体地，本优选实施例中的纳米发电电源、液晶驱动器以及柔性LCD屏可以层叠放置或并排放置，薄膜开关可以设置在一侧。

在本优选实施例中，由于电源为纳米发电电源，而纳米发电机所产生的电流通常只有μA级，因此，本优选实施例中的液晶驱动器62和柔性LCD屏63最好选用低功耗的产品。例如，液晶驱动器可以选用PCF8562型段式液晶驱动器，该液晶驱动器能显示4×32段，驱动电流只需8μA，并具有多段输出，且具有如下特点：其内部的RAM具有地址自增功能；微功耗；无需外部元件；宽电源电压范围；I2C串行接口等。柔性LCD屏可以采用康宁公司近日发布的超薄柔性玻璃实现，该产品纤薄如纸，甚至还可以卷起来，具有很好的弹性，既保留了Gorilla玻璃的刚性，又提升了柔性和亮度，而且还更加节约成本。当然，液晶驱动器和柔性LCD屏也可以采用其它的形式实现，只要能够满足低功耗的要求即可。在设计时，要注意将液晶驱动器的电路板设计为柔性电路板，以满足本优选实施例中的液晶显示器的全柔性特点。

本优选实施例中的柔性液晶显示器由于采用了纳米技术，因此无需外接电源供电，只需在需要其显示时通过摩擦使纳米发电机将机械能转化为电能，并通过薄膜开关控制通断即可，并且由于该液晶显示器为全柔性的，因此，抗摔性很好，而且还能让显示器的外形拥有更多可能性。

本发明实施例中的纳米发电机611是该柔性液晶显示器中的核心部件，正是由于采用了纳米发电机，才使得该柔性液晶显示器可以实现自给供电，且由于纳米发电机可以制作为柔性的，因此该柔性液晶显示器才得以制成全柔性的。具体的，本发明实施例中的柔性液晶显示器内部所采用的纳米发电机611可以有多种实现方式，例如，可以为压电纳米发电机，可以为摩擦电纳米发电机，还可以为压电和摩擦电混合纳米发电机。

首先，以纳米发电机611为摩擦电纳米发电机为例进行介绍：

摩擦电纳米发电机的一种结构如图4所示，包括第一电极11、第一高分子聚合物绝缘层10、居间薄膜14、第二高分子聚合物绝缘层12和第二电极13构成。具体地，第一电极11位于第一高分子聚合物绝缘层10的第一侧表面10a上，第二电极13位于第二高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面12a上。第一电极11和第二电极13可以为导电的金属薄膜，其可以通过真空溅射法或蒸镀法镀在相应的高分子聚合物绝缘层的表面上。居间薄膜14也是一高分子聚合物绝缘层，它位于第一高分子聚合物绝缘层10和第二高分子聚合物绝缘层12之间。居间薄膜14的一侧表面具有四棱锥型的微纳凹凸结构。其中，居间薄膜14的未设有微纳凹凸结构的一侧固定在所述第二高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面12b上，固定的方法可以是用一层薄的未固化的高分子聚合物绝缘层作为粘结层，经过固化后，居间薄膜14将牢牢地固定于第二高分子聚合物绝缘层12上。居间薄膜14设有微纳凹凸结构的一侧与第一高分子聚合物绝缘层10的第二侧表面10b接触，两者之间形成一个摩擦界面。其中，图4示出了具有四棱锥型的微纳凹凸结构的居间薄膜14，但居间薄膜14的微纳凹凸结构并不限于此，其还可以制作成其它形状，例如可以为条纹状、立方体型、四棱锥型、或圆柱形等等。另外，所述居间薄膜14的微纳凹凸结构通常为有规律的纳米级至微米级的凹凸结构。关于该居间薄膜，可以采用先制作图形化的硅模板，然后以图形化的硅模板为模具来制作居间薄膜的制作方法。

上述的第一高分子聚合物绝缘层、第一电极、第二高分子聚合物绝缘层、第二电极和居间薄膜均为柔性平板结构，它们通过弯曲或变形造成摩擦起电。

下面结合图5和图6详细介绍上述的摩擦电纳米发电机的发电原理。其中，图5示出了图4所示的摩擦电纳米发电机弯曲时的截面示意图；图6示出了图4所示的摩擦电纳米发电机与外电路连接的示意图。

如图6所示，第一电极11和第二电极13是该摩擦电纳米发电机电流的输出电极，这两个电极通过电流表30连接在一起，其中经由电流表30连接第一电极11和第二电极13的电路称为摩擦电纳米发电机的外电路。如图5所示，当本发明的摩擦电纳米发电机的各层向下弯曲时，摩擦电纳米发电机中的居间薄膜14具有微纳凹凸结构的表面与第一高分子聚合物绝缘层10表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极11和第二电极13之间的电容发生改变，从而导致第一电极11和第二电极13之间出现电势差。由于第一电极11和第二电极13之间的电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧电极即第一电极11流向电势高的一侧电极即第二电极13，从而在外电路中形成电流，即在电流表30中有电流流过。当本发明的摩擦电纳米发电机的各层恢复到原来状态时，摩擦电纳米发电机中的各层恢复到其原来的平板状态，这时形成在第一电极11和第二电极13之间的内电势消失，由于整个摩擦电纳米发电机内部第一电极11与居间薄膜14之间的第一高分子聚合物绝缘层10以及第二电极13与居间薄膜14之间的第二高分子聚合物绝缘层12都是绝缘结构，该绝缘结构可以防止自由电子在摩擦电纳米发电机内部中和，此时已平衡的第一电极11和第二电极13之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路从第二电极13回到原来的一侧电极即第一电极11，从而在外电路中形成反向电流。这就是摩擦电纳米发电机的发电原理。

由于该摩擦电纳米发电机中的第一高分子聚合物绝缘层、第一电极、第二高分子聚合物绝缘层、第二电极和居间薄膜均为柔性平板结构，因此，利用该摩擦电纳米发电机不仅可以实现本发明实施例中的液晶显示器的自给供电，而且，还可以实现本发明实施例中的液晶显示器的全柔性设计。

其次，以纳米发电机611为压电和摩擦电混合纳米发电机为例进行介绍：

该压电和摩擦电混合纳米发电机的结构如图7所示，包括第一和第二压电纳米发电机部分和一个位于所述第一和第二压电纳米发电机部分之间的摩擦电纳米发电机部分。优选地，所述摩擦电纳米发电机部分分别与第一和第二压电纳米发电机部分共用一个电极。

其中，所述摩擦电纳米发电机部分的结构与图4中的结构相同，也是由第一电极11、第一高分子聚合物绝缘层10、居间薄膜14、第二高分子聚合物绝缘层12和第二电极13构成的。具体参照图4所示的摩擦电纳米发电机的结构介绍，此处不再赘述。

下面参照图7介绍一下该压电和摩擦电混合纳米发电机的第一压电纳米发电机的结构。该压电和摩擦电混合纳米发电机的第一压电纳米发电机包括第三电极17、第三高分子聚合物绝缘层16、第一压电纳米线阵列15和第一电极11，其中，该第一压电纳米发电机部分与摩擦电发电机部分共用第一电极11。具体地，第一压电纳米线阵列15垂直生长在第一电极11的一表面上，第一电极11的另一表面与第一高分子聚合物绝缘层10镀在一起，第三高分子聚合物绝缘层16覆盖在第一压电纳米线阵列15上，第三电极17位于第三高分子聚合物绝缘层16的表面。第一压电纳米发电机部分的制作方法具体为：在如上关于摩擦电发电部分中的镀在第一高分子聚合物绝缘层10的表面上的第一电极11之上，通过射频溅射的方法镀压电材料（例如ZnO）种子层。在压电材料种子层上，采用湿化学法生长压电纳米线阵列，形成第一压电纳米线阵列15。完成第一压电纳米线阵列15的生长后，对其进行加热退火，然后通过旋涂在第一压电纳米线阵列15上覆盖高分子聚合物绝缘层，以形成第三高分子聚合物绝缘层16。最后在第三高分子聚合物绝缘层16上涂覆第三电极17。所述第三电极17也是通过射频溅射的方法将金属氧化物（例如ITO）和压电材料（例如ZnO）种子层镀在第三高分子聚合物绝缘层16上形成金属氧化物涂层而得到。

该压电和摩擦电混合纳米发电机的第二压电纳米发电机部分包括第四电极20、第四高分子聚合物绝缘层19、第二压电纳米线阵列18和第二电极13，其中，该第二压电发电机部分与摩擦电发电部分共用第二电极13。具体地，第二压电纳米线阵列18垂直生长在第二电极13的一表面上，第二电极13的另一表面与第二高分子聚合物绝缘层12镀在一起，第四高分子聚合物绝缘层19覆盖在第二压电纳米线阵列18上，第四电极20位于第四高分子聚合物绝缘层19的表面。第二压电发电机部分的制作方法具体为：在如上关于摩擦电发电部分中的镀在第二高分子聚合物绝缘层12的表面上的第二电极13之上，通过射频溅射的方法镀压电材料（例如ZnO）种子层。在压电材料种子层上，采用湿化学法生长压电纳米线阵列，形成第二压电纳米线阵列18。完成压电纳米线阵列的生长后，对其进行加热退火，然后通过旋涂在第二压电纳米线阵列18上覆盖高分子聚合物绝缘层，以形成第四高分子聚合物绝缘层19。最后在第四高分子聚合物绝缘层19上涂覆第四电极20。所述第四电极20也是通过射频溅射的方法将金属氧化物（例如ITO）和压电材料（例如ZnO）种子层镀在第四高分子聚合物绝缘层19上形成金属氧化物涂层而得到。

作为一个优选实施例，由于第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层都是与居间薄膜直接接触的，只要保证第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层两者均与居间薄膜的材质不同即可。作为另一个优选实施例，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物绝缘层、第四高分子聚合物绝缘层和居间薄膜的材质也可以各不相同。作为又一个优选实施例，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层的材质可以相同，但均与居间薄膜的材质不同。

具体地，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层分别选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜、聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜，聚偏氟乙烯中的任意一种。居间薄膜选自其中与第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层不同的另外一种。

上述实施例中的第一电极11、第二电极13、第三电极17和第四电极20均为金属薄膜，金属薄膜可以选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、烙、硒或其合金中的任意一种。

优选地，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层的厚度为100μm-500μm；居间薄膜的厚度为50μm-100μm；微纳凹凸结构的凸起高度小于或等于10μm。

上述的第一高分子聚合物绝缘层、第一电极、第二高分子聚合物绝缘层、第二电极、居间薄膜、第三高分子聚合物绝缘层、第三电极、第四高分子聚合物绝缘层和第四电极均为柔性平板结构，它们通过弯曲或变形造成压电发电和摩擦起电。

下面结合图8和图9分别介绍上述压电和摩擦电混合纳米发电机中的摩擦电纳米发电机部分和两个压电纳米发电机部分的发电原理。其中，图8示出了图7所示的压电和摩擦电混合纳米发电机弯曲时的截面示意图；图9示出了图7所示的压电和摩擦电混合纳米发电机与外电路连接的示意图。

如图9所示，对于摩擦电纳米发电机部分，其发电原理与图6中描述的原理相同，即：第一电极11和第二电极13是摩擦电纳米发电机电流的输出电极，这两个电极通过电流表30而连接在一起，其中经由电流表30连接第一电极11和第二电极13的电路称为摩擦电纳米发电机部分的外电路。如图8所示，当本发明的混合纳米发电机的各层向下弯曲时，摩擦电纳米发电机部分中的居间薄膜14具有微纳凹凸结构的表面与第一高分子聚合物绝缘层10表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极11和第二电极13之间的电容发生改变，从而导致第一电极11和第二电极13之间出现电势差。由于第一电极11和第二电极13之间的电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧电极即第一电极11流向电势高的一侧电极即第二电极13，从而在外电路中形成电流，即在电流表30中有电流流过。当本发明的混合纳米发电机的各层恢复到原来状态时，摩擦电纳米发电机部分中的各层恢复到其原来的平板状态，这时形成在第一电极11和第二电极13之间的内电势消失，由于整个摩擦电纳米发电机部分内部第一电极11与居间薄膜14之间的第一高分子聚合物绝缘层10以及第二电极13与居间薄膜14之间的第二高分子聚合物绝缘层12都是绝缘结构，该绝缘结构可以防止自由电子在摩擦电纳米发电机部分内部中和，此时已平衡的第一电极11和第二电极13之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路从第二电极13回到原来的一侧电极即第一电极11，从而在外电路中形成反向电流。

如图9所示，对于第一压电纳米发电机部分，发电原理如下：第一电极11和第三电极17是其电流的输出电极，第一电极11和第三电极17之间外接有电流表31；对于第二压电纳米发电机部分，第二电极13和第四电极20是其电流的输出电极，第二电极13和第四电极20之间外接有电流表32。第一和第二压电纳米发电机部分主要靠位于两个电极之间的压电纳米材料在发生弯曲和恢复的过程中产生的压电效应而发电。如图8所示，当该混合纳米发电机的各层向下弯曲时，在第一压电纳米发电机部分中，第一压电纳米线阵列15发生弯曲而处于拉伸状态，以压电材料为ZnO为例，由于其生长方向对应于ZnO晶体的C轴方向，因ZnO材料压电效应的存在将会在第一压电纳米线阵列15的顶端产生高的电势，在第一压电纳米线阵列15的底部产生低的电势。此时，如果外电路是导通状态，例如如图9所示，第一电极11与第三电极17通过电流表31连接，那么自由电子将从电势较低的底部的第一电极11流向电势较高的顶部的第三电极17，从而在第一压电纳米发电机部分的外电路中形成电流，即有电流从电流表31流过。而第一压电纳米线阵列15上方的第三高分子聚合物绝缘层16将防止电子在内部中和。当该混合纳米发电机的各层恢复到原来状态时，第一压电纳米发电机部分中的各层也恢复其原来的平板状态，因ZnO材料压电效应的存在将会在第一压电纳米线阵列15的顶端与底端之间再次产生电势差，这时自由电子将从第三电极17经由外电路（即，经电流表连接第一电极11与第三电极17的电路）流回到原来的一侧电极即第一电极11上，从而在外电路中形成反向电流。第二压电纳米发电机部分的发电原理与上面所述的第一压电纳米发电机部分的发电原理类似，当该混合纳米发电机的各层向下弯曲时，第一压电纳米发电机部分中的第一压电纳米线阵列15处于拉伸状态，而第二压电纳米发电机部分的第二压电纳米线阵列18处于压缩状态，因ZnO材料压电效应的存在将会在第二压电纳米线阵列18的顶端（因为第二压电纳米线阵列18是向下生长的，它的顶端对应于图中第二压电纳米线阵列18的下部）产生低的电势，在第二压电纳米线阵列18的底部（对应于图中第二压电纳米线阵列18的上部）产生高的电势。此时，如果外电路是导通状态，例如如图9所示，第二电极13和第四电极20通过电流表32连接，那么自由电子将从电势较低的第四电极20流向电势较高的第二电极13，从而在第二压电纳米发电机部分的外电路中形成电流，即有电流从电流表32流过。而第二压电纳米线阵列18顶端的第四高分子聚合物绝缘层19将防止电子在内部中和。当该混合纳米发电机的各层恢复到原来状态时，第二压电纳米发电机部分中的各层也恢复其原来的平板状态，因ZnO材料压电效应的存在将会在第一压电纳米线阵列18的顶端与底端之间再次产生电势差，这时自由电子将从第二电极13经由外电路（即，经电流表连接第二电极13与第四电极20的电路）流回到原来的一侧电极即第四电极20上，从而在外电路中形成反向电流。由于两组压电纳米发电机部分相对独立的，因此二者相互之间无影响。综上所述，该混合纳米发电机由三部分组成，即两个压电纳米发电机部分和位于所述两个压电纳米发电机部分之间的一个摩擦电纳米发电机部分。当将第一电极11和第四电极20连接在一起作为一个输出支路，第二电极13和第三电极17连接在一起作为一个输出支路的时候，这三部分满足基本电路连接的线性叠加原理，即无论正向叠加或反向叠加时，总的输出电流都可以以并联的方式被增强。因此，当使用该混合纳米发电机时，相当于在单个混合纳米发电机中可以实现三个纳米发电机（两个压电纳米发电机和一个摩擦电纳米发电机）的并联，使得纳米发电机的发电效率得到明显提升。因此，利用该摩擦电纳米发电机不仅可以实现本发明实施例中的液晶显示器的自给供电以及液晶显示器的全柔性设计，而且还可以提高发电机的发电效率。

上面以纳米发电机为611为摩擦电纳米发电机以及压电和摩擦电混合纳米发电机这两种方式为例进行了介绍，本领域技术人员应当理解的是，本发明实施例的柔性液晶显示器中的纳米发电机为611还可以通过一个单独的压电纳米发电机，或者，通过多个混合纳米发电机叠加实现。

另外，本发明柔性液晶显示器内的摩擦电纳米发电机除了可以采用图4所示的结构外，还可以采用图10所示的另外一种结构实现。图10所示的摩擦电纳米发电机与图4所示的摩擦电纳米发电机的主要区别在于，无需制作居间薄膜，直接通过两个高分子聚合物绝缘之间的摩擦进行发电。

图10所示的摩擦电纳米发电机包括第一电极11、第一高分子聚合物绝缘层10、第二高分子聚合物绝缘层12和第二电极13。具体地，第一电极11位于第一高分子聚合物绝缘层10的第一侧表面10a上，第二电极13位于第二高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面12a上。第一电极11和第二电极13可以为导电的金属薄膜，其可以通过真空溅射法或蒸镀法镀在相应的高分子聚合物绝缘层的表面上。其中，第二高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面12b与第一高分子聚合物绝缘层10的第二侧表面10b相接触，且第二高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面12b上，以及第一高分子聚合物绝缘层10的第二侧表面10b上，分别设有微纳凹凸结构80。因此，在第二高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面12b上的微纳凹凸结构80以及第一高分子聚合物绝缘层10的第二侧表面10b上的微纳凹凸结构80之间形成一个摩擦界面。具体地，第二高分子聚合物绝缘层和第一高分子聚合物绝缘层正对贴合，并在两个短的边缘通过普通胶布密封，来保证两个聚合物绝缘层的适度接触。当然，第二高分子聚合物绝缘层和第一高分子聚合物绝缘层之间也可以通过其他的方式进行固定接触。

图10示出了第二高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面12b以及第一高分子聚合物绝缘层10的第二侧表面10b的微纳凹凸结构80的示意图，该微纳凹凸结构能够增加摩擦阻力，提高发电效率。所述微纳凹凸结构能够在薄膜制备时直接形成，也能够用打磨的方法使高分子聚合物薄膜的表面形成不规则的微纳凹凸结构。具体地，图10示出了半圆形的微纳凹凸结构，且在图10中，第二高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面12b的微纳凹凸结构的凹部与第一高分子聚合物绝缘层10的第二侧表面10b的凸部相对，使得微纳凹凸结构之间的接触面积最大，因此，图10中的微纳凹凸结构是优选方案，可以提高发电效率。但是，本领域技术人员应该理解的是，也可以使第二高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面12b的微纳凹凸结构的凸部与第一高分子聚合物绝缘层10的第二侧表面10b的凸部相对，或者，调整凹部与凸部之间的位置关系，例如,使凹部与凸部之间不是恰好相对，而是稍微错开一定的距离，以调节发电效率。而且，微纳凹凸结构的形状也不限于此，还可以制作成其它形状，例如可以为条纹状、立方体型、四棱锥型、或圆柱形等等。另外，该微纳凹凸结构通常为有规律的纳米级至微米级的凹凸结构（由于微纳凹凸结构很小，在图10中为了使得微纳凹凸结构能够看清楚，因此，对微纳凹凸结构进行了放大，即图10中的微纳凹凸结构是不按比例绘制的。本领域技术人员能够理解的是，在实际情况中，高分子聚合物绝缘层上的微纳凹凸结构是纳米级至微米级的非常小的凹凸结构）。

上述的第一高分子聚合物绝缘层、第一电极、第二高分子聚合物绝缘层、第二电极均为柔性平板结构，它们通过弯曲或变形造成摩擦起电。关于第一高分子聚合物绝缘层、第一电极、第二高分子聚合物绝缘层、第二电极的材质可参照图4所示的摩擦电纳米发电机进行选择。

图10所示的摩擦电纳米发电机的发电原理与图4所示的摩擦电纳米发电机的发电原理类似，此处不再赘述。

本发明提供的柔性液晶显示器可以应用于多种装置中，下面分别以应用该柔性液晶显示器的手提包、酒瓶盖和智能卡片为例进行介绍。

本发明实施例还提供了一种手提包，包括上述任一实施例提供的柔性液晶显示器。其中，本发明任一实施例提供的柔性液晶显示器可以设置在该手提包的任意位置上，优选地，可以设置在用户容易看到的位置。该手提包上设置的柔性液晶显示器可以根据需要显示多种信息，例如，可以显示该手提包的品牌信息或防伪标识，从而使得用户可以根据手提包的柔性液晶显示器上显示的内容鉴别该手提包是否为正品；或者，还可以显示动态密码，以实现手提包的加密功能；另外，还可以显示宣传信息、风景图片、个人照片等个性化信息，以改善手提包的外观。

本发明实施例还提供了一种酒瓶盖，包括上述任一实施例提供的柔性液晶显示器。其中，本发明任一实施例提供的柔性液晶显示器可以设置在该酒瓶盖的正中央或者瓶盖侧边。该酒瓶盖上设置的柔性液晶显示器可以根据需要显示多种信息，例如，可以显示酒的品牌信息、防伪标识或动态密码，从而使得用户可以根据酒瓶盖的柔性液晶显示器上显示的内容鉴别酒的真伪；或者，还可以显示宣传信息、风景图片等个性化信息，以改善酒瓶盖的外观。

本发明实施例还提供了一种药瓶盖，包括上述任一实施例提供的柔性液晶显示器。其中，本发明任一实施例提供的柔性液晶显示器可以设置在该药瓶盖的正中央或者瓶盖侧边。该药瓶盖上设置的柔性液晶显示器可以根据需要显示多种信息，例如，可以显示药品信息、防伪标识或动态密码，从而使得用户可以根据药瓶盖的柔性液晶显示器上显示的内容鉴别药的真伪；或者，还可以显示宣传信息、风景图片等个性化信息，以改善药瓶盖的外观。

本发明实施例还提供了一种智能卡片，包括上述任一实施例提供的柔性液晶显示器。其中，本发明任一实施例提供的柔性液晶显示器可以覆盖在该智能卡片的表面上。该智能卡片上设置的柔性液晶显示器可以根据需要显示多种信息，例如，可以显示动态密码，以实现智能卡片的加密功能；或者，还可以显示宣传信息、风景图片、个人照片等个性化信息，以改善智能卡片的外观。

虽然本发明只列举了柔性液晶显示器在手提包、酒瓶盖、药瓶盖和智能卡片中的应用，但本领域技术人员能够理解的是，该柔性液晶显示器也可以应用于其他的装置，用于防伪或识别。

本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种柔性液晶显示器，其特征在于，包括：纳米发电电源、液晶驱动器和柔性LCD屏，其中，

所述纳米发电电源，与所述液晶驱动器相连，用于将机械能转化为电能以实现对所述液晶驱动器的供电；

所述液晶驱动器，与所述柔性LCD屏相连，用于通过所述纳米发电电源提供的电能驱动所述柔性LCD屏，其中，所述液晶驱动器采用柔性电路板制作；

所述柔性LCD屏，用于根据所述液晶驱动器的驱动进行显示；

其中，所述纳米发电电源为摩擦电纳米发电机或压电和摩擦电混合纳米发电机；所述摩擦电纳米发电机包括：第一高分子聚合物绝缘层；第一电极，位于所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第二高分子聚合物绝缘层；第二电极，位于所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；居间薄膜，其一侧表面设有微纳凹凸结构，所述居间薄膜设有微纳凹凸结构的一侧与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面接触，所述居间薄膜未设有微纳凹凸结构的一侧与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面固定；其中，所述第一电极和第二电极是所述摩擦电纳米发电机的输出电极；

所述压电和摩擦电混合纳米发电机包括：第一和第二压电纳米发电机部分和一个位于所述第一和第二压电纳米发电机部分之间的摩擦电纳米发电机部分；其中，所述摩擦电纳米发电机部分分别与所述第一和第二压电纳米发电机部分共用一个电极。

2.如权利要求1所述的柔性液晶显示器，其特征在于，还包括：薄膜开关，

其中，所述纳米发电电源通过所述薄膜开关与所述液晶驱动器相连，并通过所述薄膜开关实现对所述液晶驱动器的供电的控制。

3.如权利要求2所述的柔性液晶显示器，其特征在于，所述薄膜开关为聚酯薄膜开关。

4.如权利要求1所述的柔性液晶显示器，其特征在于，所述纳米发电电源包括：

纳米发电机，用于将机械能转化为交流电能；

直流获取电路，用于将纳米发电机产生的交流电能转化为直流电能；

储能元件，用于收集并存储所述直流获取电路转化后的直流电能。

5.如权利要求4所述的柔性液晶显示器，其特征在于，所述直流获取电路包括：

整流模块、与所述整流模块相连的滤波模块、以及与所述滤波模块相连的稳压模块。

6.如权利要求1所述的柔性液晶显示器，其特征在于，所述压电和摩擦电混合纳米发电机具体包括：

第一高分子聚合物绝缘层；

第一电极，位于所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；

第二高分子聚合物绝缘层；

第二电极，位于所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；

居间薄膜，其一侧表面设有微纳凹凸结构，所述居间薄膜设有微纳凹凸结构的一侧与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面接触，所述居间薄膜未设有微纳凹凸结构的一侧与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面固定；

第一压电纳米线阵列，垂直生长在所述第一电极上；

第三高分子聚合物绝缘层，覆盖在所述第一压电纳米线阵列上；

第三电极，位于所述第三高分子聚合物绝缘层的表面上；

第二压电纳米线阵列，垂直生长在所述第二电极上；

第四高分子聚合物绝缘层，覆盖在所述第二压电纳米线阵列上；

第四电极，位于所述第四高分子聚合物绝缘层的表面上；

所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极是所述压电和摩擦电混合纳米发电机的输出电极。

7.如权利要求6所述的柔性液晶显示器，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层、第一电极、第二高分子聚合物绝缘层、第二电极、居间薄膜、第三高分子聚合物绝缘层、第三电极、第四高分子聚合物绝缘层、和第四电极均为柔性材料制成的平板结构。

8.如权利要求1所述的柔性液晶显示器，其特征在于，所述纳米发电电源、所述液晶驱动器与所述柔性LCD屏依次层叠放置。

9.一种手提包，其特征在于，所述手提包包括权利要求1-8中任何一项所述的柔性液晶显示器。

10.一种酒瓶盖，其特征在于，所述酒瓶盖包括权利要求1-8中任何一项所述的柔性液晶显示器。

11.一种药瓶盖，其特征在于，所述药瓶盖包括权利要求1-8中任何一项所述的柔性液晶显示器。

12.一种智能卡片，其特征在于，所述智能卡片包括权利要求1-8中任何一项所述的柔性液晶显示器。